Прибор для вычислений коэффициентов ряда фурье

 

52и., !У1з

Класс 42d, 10;

,М .7,g л., 4(№ 118994

СССР -"ec e

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С. А. Догановский с.

ПРИБОР ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ РЯДА ФУРЬЕ

Заявлено 7 декабря 1957 г. за № 587356/26 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» № 7 за № 1959 г.

В известных приборах для вычисления коэффициентов ряда Фурье синусоидальные напряжения вырабатываются вращающимися трансформаторами, а интегрирование осуществляется электромеханическими устройствами, что ограничивает частоту исследуемых сигналов.

Предлагаемый прибор позволяет устранить этот недостаток, а также повысить скорость вычислительных операций и увеличить диапазон рабочих частот.

Достигается это тем, что синусный блок устройства выполнен в виде электронного генератора синусоидальных колебаний r регулируемой частотой, а интегрирующие блоки выполнены в виде усилителя постоянного тока с емкостью в цепи обратной связи.

Прибор (см. схему) имеет командное устройство — генератор 1 развертки и управления, генератор 2 синусоидальных и косину соидальных колебаний, два умножающих блока 3 и 4, два интегрирующих блока 5 и б и выводное устройство, выполненное в виде электронно-лучевого индикатора 7.

Командное устройство предназначено для периодической посылки импульсов в генератор 2, где они дискретно изменяют значение частоты и; в выводное устройство, где импульсы управляют электронно-лучевым индикатором, в интегрирующие блоки,-где импульсы сбрасывают на нуль показания после каждого цикла.

Генератор 2 вырабатывает синусоидальные и косинусоидальные напряжения, которые затем перемножаются на функции f(t). В интегрирующих блоках вычисляются интегралы произведений, подаваемых в выводное устройство.

Принцип действия и работа прибора заключается в следующем.

Связь между переходным процессом и частотной характеристикой линейной системы автоматического регулирования устанавливается преГА 1""8994 образованием Фурье. Практически приходится иметь дело с текущим преобразованием Фурье, что усложняет соотношение тр — / (О t оу > тр = ) g-(tl e dt, о где дЯ вЂ” переходная характеристика систем автоматического регулирования;

Tp — верхний предел интегрирования, Ф(1 а) Tp — текущее преобразование Фурье.

Решение производится шагами для каждой из величин (где = 1,2, ... 100) и каждый ша" дает точку ча "тотной характеристики на экране 8 электронно-лучевого индикатора с длинным послесвечением.

Шаги <о, устанавливак)тся посредством шагового искателя, получающего импульсы с генератора 1 развертки и управления и расположенного в блоке генератора 2 низкочастотных сину соидальных колебаний, который собран на операционных усилителях постоянного тока.

Значения напряжения g(t) вводятся посредством фотоэлекронного преобоаsîâàòåëÿ 9 непосредственно с фотопленки с записью кривой переходного процесса или с кривой, заданной проектировщиком, в виде профилированной непрозрачной кальки, куска профилированного ватмана и пр, Входное напряжение Хь приложенное между пластинами горизонтального отклонения луча электронно-лучевой трубки 10, представляет собой напряжение развертки электронного луча по горизонтальной оси трубки и поступает с выхода генератора 1 развертки, причем период рабочего хода луча соответствует времени развертки фотопленки и записывающего устройства и может изменять"я при необходимости в значительном диапазоне. Напряжение между вертикальными пластинами представляет собой выходное напряжение g(t), так как g(X,)=g(Kt), где К вЂ” коэффициент, зависящий от отношения скоростей движения.фотопленки при записи и скорости разверток электронного луча, При К = 1 получаем g(X1) = g(t)

Изменение значения К открывает возможности введения g(t) не в натуральном масштабе времени, что важно при записи долговременных переходных процессов.

Электронные блоки 3 и 4, включающие операционные усилители и квадраторы, выдают выходные напряжения, соответственно равные ,о ® cosa t и g(t) sin t, Интегрирование этих выражений в пределах 0 и Тр, где Тр — период рабочего хода развертки генератора 1, производится посредством электронных интеграторов 5 и б, использующих в своей основе операционный усилитель пос1оянного тока с большим коэффициентом усиления и точностью оперирования.

Значения интегралов на выходе интеграторов 5 и б составляют действительную Re(® ) и мнимую слагающую Im(о ) Фурье преобразования и соответственно обеспечивают горизонтальное и вертикальное отклонение луча электронно-лучевого индикатора.

В момент окончания периода рабочей развертки генератор 1 выдает импульс открытия луча электронно-лучевого индикатора 7, который фиксирует на экране 8 найденную точку частотной характеристики-для значения о,.

После окончания момента фиксации решения для шага i на экране электронно-лучевой трубки 10 генератор 1 выдает стопорный импул с, который производит гашение луча электронно-лучевого индикатора, блоки№ 118994 ровку выхода интеграторов до нуля на время Т,, а также сдвиг знаФения шагового искателя генератора синусоидальных колебаний на один шаг, производя установку значения О ;+,. Подготовка к новому циклу работы для заданного О;+, происходит за время То — время обра гного хода луча горизонтальной развертки трубки фотоэлектронного преобразователя 9. В момент окончания Тр генератором 1 генерируется запускающий импульс, вводящий прибор в новый цикл работы, открывается луч с электронно-лучевой трубки 10 фотоэлектронного преобразователя, вводится в работу развертка горизонтального отклонения этого луча, разблокируются интеграторы и процесс интегрирования продолжается в течение времени Тр, в конце которого происходит открытие луча электронно-лучевого индикатора и выходы интеграторов после этого снова блокируются до нуля новым стопорным импульсом генератора 1.

После окончания цикла работы для значения о„, концевой выключатель шагового искателя генератора 2 останавливает работу прибора, возвращая в исходное положение все его блоки.

Процесс автоматического построения частотной характеристики по кривой переходного процесса заканчивается. Предлагаемый прибор может быть также использован в качестве автомата, определяющего устойчивость замкнутой системы автоматического регулирования по кривой переходного процесса резомкнутой системы. В этом случае прибор дополняется нуль-органом, который срабатывает в момент перехода величины

Im(а ) через нулевое значение.

Кроме того, в схему предлагаемого прибора возможен ввод кривой

0(1) с выхода моделирующей установки, работающей с повторением решения, Предм ет и зо б р етен и я

Прибор для вычисления коэффициентов ряда Фурье функций, задаваемых электрическим напряжением, содержащий командное у"тройство и синусный, умножающие, интегрирующие и выводной блоки, о т л и ч аю щийся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства и увеличения диапазона рабочих частот, синусный блок устройства выполнен в виде электронного генератора синусоидальных колебаний о регулируемой частотой, а интегрирующие блоки — в виде усилителя постоянного тока с емкостью в цепи обратной связи. № 118994

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Редактор Л. А. Блатова -Гр. 166, 174

Типография Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Петровка, 14.

Информационно-издательский отдел.

Объем 0,34 и. л. Зак. 2656

Подп. к печ. 21Х-59 г, Тираж 1010 Цена 50 коп.